郭志偉 徐 杰 楊 俊

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 516029）

5G時代，企業(yè)的技術(shù)能力和管理水平有了卓越的提升，鉆孔車間的數(shù)字化管理也得到了很好應(yīng)用。眾所周知，生產(chǎn)效率幾乎是企業(yè)頭等大事，而鉆孔效率是企業(yè)重點關(guān)注的問題，因鉆孔車間的鉆孔機(jī)價格昂貴，需求量多，所以成本也高。鉆孔機(jī)的性能從90年代的主軸轉(zhuǎn)速為10萬轉(zhuǎn)/分鐘到現(xiàn)在已逐步升級為30萬轉(zhuǎn)/3分鐘不等，而鉆孔機(jī)的生產(chǎn)速度從90年代的100孔/分鐘提升到了500孔/分鐘甚至更快……所以在鉆孔管理過程中，一個小小地改善對有規(guī)模的企業(yè)也是一筆可觀的收入。舉一案例，以某一PCB企業(yè)有100臺鉆孔機(jī)（合計600支主軸），鉆孔時的平均疊板數(shù)3片/疊，平均每分鐘鉆孔300/次，以每天每軸機(jī)器稼動率提高10 min，每1000孔效益0.3元，這樣計算一下：300孔×3片疊板×10分鐘×600軸×30天（月）×12個月（年）÷1000孔×0.3元=583 200元（年）。每天每臺機(jī)器利用率提高10 min，每年的收益就是583 200元，以下筆者班門弄斧粗略談下對鉆孔效率影響的幾點看法。

1 鉆孔車間開動率對效率的影響案例分析

筆者指的開動率（稼動率）=（機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時間÷每天總時間）×100%，要提高開動率就要增加鉆孔機(jī)運(yùn)行時間，減少鉆孔機(jī)停機(jī)時間。

下面我們分析下一臺鉆孔機(jī)的生產(chǎn)記錄，得知此臺鉆孔機(jī)的鉆孔開動率平均約為80%，每天有1440 min×20%=288 min的停機(jī)時間。那么這288鐘都是浪費(fèi)在哪兒？看此機(jī)臺的生產(chǎn)運(yùn)行記錄就不難找出答案，下面為詳細(xì)分析。

1.1 換料時間分析

換料指的是從A型號轉(zhuǎn)到B型號的過程，從鉆孔運(yùn)行時間記錄表查看一共換了兩次型號，第一次用了26 min，第二次用了18 min，前面一次比后面多用8 min，這是浪費(fèi)時間。

以筆者的經(jīng)驗把整個換料的動作及理論預(yù)估時間來分解計算：單人單次換型號耗時=資料調(diào)取1.5 min+手動輸入排刀2 min+栽銷釘2 min+四角試鉆2 min+照X-RAY確認(rèn)2 min+6個軸上板3.5 min+貼鋁片2 min+板子復(fù)位確認(rèn)1 min+生產(chǎn)指示單核對2 min=18 min（物料提前準(zhǔn)備不計）。這是以單人計算，如果現(xiàn)場管理能夠在換料時協(xié)調(diào)人手互助所用時間還會更少，如果員工操作不夠熟練或物料準(zhǔn)備不足（鉆頭、墊板、鋁片等等）也會增加換料時間。

1.2 上下板時間分析

上下板指的是某一型號單趟鉆完后再鉆換同一型號的板繼續(xù)鉆孔的過程，以表1為例我們統(tǒng)計正常狀態(tài)下6組上下板數(shù)據(jù)。

從表1可見上下板用時最多為27 min，最少為10 min。明明10 min可以完成的，為什么會浪費(fèi)這么多時間？以筆者的經(jīng)驗分解整個上下板動作和理論預(yù)估時間：6軸鉆孔機(jī)單人單次上下板耗時（從上次完成時間開始計時）=撕膠紙下鋁片1.5 min+下板2 min+上板3.5 min+貼鋁片2 min+板子復(fù)位確認(rèn)1 min=10 min。超時多數(shù)是因下次生產(chǎn)要準(zhǔn)備的物料不足或人員操作不熟練造成。如果區(qū)域人員相互配合，兩人同時操作上下板即5 min可以完成，同時3人操作則3 min就可以完成。

表1 上下板時間統(tǒng)計表

1.3 鉆孔機(jī)單趟時間分析

單趟時間指的是單趟板從完成換料啟動到完成鉆孔的時間，也包括機(jī)器運(yùn)行時中途停機(jī)時間。以表2為例來統(tǒng)計幾趟鉆孔時間再做分析。

從表2看停機(jī)時間最多的為47 min，最少的為9 min，單趟的平均停機(jī)時間約22 min。造成這些停機(jī)的具體原因是什么？以筆者的現(xiàn)場觀察分析認(rèn)為：首先是鉆孔過程中鉆頭準(zhǔn)備不足導(dǎo)致停機(jī)換鉆頭，其次是鉆頭管控不到位，在鉆孔機(jī)檢測鉆頭直徑和長度時超公差導(dǎo)致機(jī)器停機(jī)而等待人員處理。

2 鉆孔機(jī)參數(shù)設(shè)置對鉆孔效率的影響

2.1 鉆孔機(jī)主軸高度設(shè)置對鉆孔效率的影響

鉆孔機(jī)主軸的高度設(shè)置主要影響到下鉆行程的距離，而主軸下鉆的速度一般設(shè)置在1～4 m/min，相對于鉆孔機(jī)X軸和Y軸80 m/min的速度是比較慢的，設(shè)置不當(dāng)對生產(chǎn)效率影響也是很大的。為進(jìn)一步研究這個參數(shù)對效率的影響程度，筆者對在相同條件下設(shè)置不同的主軸高度和下鉆速度做了一次試驗，試驗條件：大族鉆機(jī)，板厚1.6 mm，鉆頭直徑為0.3 mm，試驗結(jié)果如表3所示。其他條件不變，主軸高度設(shè)置每相差1 mm則鉆孔效率相差30孔/min。每分鐘增加30孔收益=每分鐘30孔×每天鉆機(jī)運(yùn)行1320 min（22 h）×600個軸×3片疊板÷1000孔×0.3元（千孔收益）=21384元/天，由此可見主軸高而設(shè)置不當(dāng)對鉆孔的效益影響是非常大的?，F(xiàn)在新出的鉆孔機(jī)已經(jīng)克服了這一問題，都有一個快鉆功能（以鉆針接觸鋁片的導(dǎo)電時間自動計算主軸高度），管理者只要用好這一功能就可以有效避免這一浪費(fèi)。

表3 鉆孔參數(shù)設(shè)置實驗

2.2 鉆頭進(jìn)刀速度對鉆孔效率的影響

鉆頭參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)刀速、回刀速、壽命等，影響效率最大的是進(jìn)刀速，為進(jìn)一步研究鉆頭的進(jìn)刀速對效率的影響程度，筆者在對相同條件下設(shè)置不同的下鉆速度做了一次試驗，試驗條件：大族鉆機(jī)，板厚1.6 mm，1片疊板，鉆頭直徑為0.3 mm，試驗結(jié)果如表4所示。鉆頭進(jìn)刀速度每相差1 m/min相應(yīng)鉆孔孔數(shù)平均相差約120孔/min。效益計算：每分鐘120孔×每天鉆機(jī)運(yùn)行1320 min（22 h）×600個軸×3片疊板÷1000孔×0.3元（千孔收益）=85536元/天。怎樣才能合理使用這一參數(shù)呢？每個廠家都有自己一套鉆頭參數(shù)，大部分都是依據(jù)不同的覆銅板材質(zhì)實驗后而設(shè)定的，例如軟板參數(shù)、高Tg板參數(shù)、厚銅板參數(shù)等等，如果設(shè)置不當(dāng)就會帶來斷針、孔粗、孔偏等。

表4 鉆孔參數(shù)設(shè)置實驗

3 鉆孔程序路徑對鉆孔效率的影響

鉆孔程序路徑指的是從一個孔到另一個孔的移動方向，如果路徑不合理會讓鉆孔機(jī)多跑幾百米或幾千米，造成不必要的浪費(fèi)。舉例某一型號鉆孔板單片板總孔數(shù)為100 000孔，每個單元有10個孔，單元內(nèi)橫向X方向孔距為3 mm，單元內(nèi)縱向Y方向孔距4 mm，單元內(nèi)交叉孔距為5 mm，未優(yōu)化路徑的鉆孔行程需要40 mm（如圖3所示）,優(yōu)化后路徑的鉆孔行程需要28 mm（如圖4所示），每個單元的行程相差12 mm，依此計算這趟板未優(yōu)化路徑的要比優(yōu)化路徑多行跑120 000 mm，所用時間不同效率也會有影響。為有效防止此項問題發(fā)生，很多廠家在處理鉆孔資料軟件上都設(shè)置了優(yōu)化腳本。

圖3 未優(yōu)化鉆孔路徑

圖4 已優(yōu)化鉆孔路徑

4 計劃排機(jī)安排對鉆孔效率的影響

4.1 排機(jī)的換料次數(shù)分析

舉例有一款型號120片板，5片疊，鉆孔需要24軸4臺機(jī)，每趟板鉆板時間大概要180 min，排機(jī)人員為了趕夠當(dāng)天的產(chǎn)量安排了4臺機(jī)，順利完成了當(dāng)天的產(chǎn)量。我們分析下鉆完這120片板總共用了多少時間：（180 min鉆孔+20 min換料）×4臺鉆機(jī)=800 min，如果這120片用一臺鉆完要用多少時間呢？180 min鉆孔×4臺鉆機(jī)+20 min換料=740 min，這樣是不是這120片板鉆完可以節(jié)省60 min的換料時間，相應(yīng)的機(jī)器開工率也就提高了。

4.2 鉆孔機(jī)軸數(shù)利用率分析

大部分廠家為有效管控品質(zhì)和漲縮系數(shù)管控都會進(jìn)行分批卡管制，有100片一個批卡的，也有120片一個批卡的不等，每卡的卡號和漲縮系數(shù)有所不同，因此每卡都要獨(dú)立鉆孔。例如一個100片為一批卡的鉆孔板，4片疊板，共要25個軸，而每臺鉆孔機(jī)是6個軸，要鉆完這25軸的板就會空5個軸，軸數(shù)利用率只有83%，造成了很大浪費(fèi)。為改善此問題有的廠家會有幾臺兩軸機(jī)，直接把尾數(shù)板排在兩軸機(jī)鉆孔，這樣軸數(shù)利用率會有所提高。鉆孔機(jī)主軸利用率最高的批量是144片平均利用率為99.5%，最差的是100片平均利用率為90.83%。最終選取哪個批量數(shù)管控？筆者認(rèn)為最主要還是結(jié)合廠內(nèi)疊板結(jié)構(gòu)來確定。

5 鉆孔疊板設(shè)計對鉆孔效率的影響

PCB鉆孔過程中疊板數(shù)使用不當(dāng)會影響效率以及對成本也有很大浪費(fèi)。每一個廠家一般都有一個嚴(yán)格的疊板設(shè)計結(jié)構(gòu)，隨著科技的進(jìn)步很多廠家通過對鉆頭刃長增加來提高了疊板數(shù)，但這一方案也要考慮品質(zhì)問題，因為孔位精度也會相應(yīng)變差。

6 數(shù)字化管理的應(yīng)用

在數(shù)字化管理之前，只能人工統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致統(tǒng)計時間滯后、準(zhǔn)確性差，不能及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的異常（上下板及換料時間過長、設(shè)備故障、鉆頭測量異常等等），這就需要大量的現(xiàn)場管理人員及時發(fā)現(xiàn)問題，還有一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)不及時、不完全，導(dǎo)致產(chǎn)出達(dá)成率低，同時也影響了交付問題。智能數(shù)字化的出現(xiàn)可以明顯得到改善，通過數(shù)字化看板管理能夠及時地看到統(tǒng)計數(shù)據(jù)，及時安排處理。

鉆孔車間數(shù)字化管理案例，如有“鉆孔機(jī)稼動率及停機(jī)報警看板”，可以清晰得知全部鉆孔機(jī)現(xiàn)時現(xiàn)狀地運(yùn)行開工率及停機(jī)報警信息，從而使得機(jī)器利用率的最佳化；又如有“計劃產(chǎn)出達(dá)成率及報廢趨勢看板”，可以隨時查看到當(dāng)日當(dāng)月的生產(chǎn)結(jié)存信息，現(xiàn)場呆滯料時長，品質(zhì)報廢面積趨勢，能夠及時對生產(chǎn)時效進(jìn)行調(diào)整，為生產(chǎn)管理效率提升提供了及時有效的幫助。

7 結(jié)語

在生產(chǎn)現(xiàn)場管理中往往看似很簡單不應(yīng)該發(fā)生的問題卻是常見的問題，5G的應(yīng)用和數(shù)字化管理的出現(xiàn)給我們帶來了方便，也給企業(yè)帶來較強(qiáng)的競爭力，筆者認(rèn)為數(shù)字化管理在鉆孔管理中還可以做些智能物料預(yù)算（鉆頭、墊板、鋁片用量）、智能排產(chǎn)等等，相信會很快會得到應(yīng)用。此文為筆者的一些膚淺看法，希望能夠為同行提供一些借鑒，并非常歡迎與業(yè)界同行做進(jìn)一步的探討和交流。